JPH11326665A

JPH11326665A - 光導波路、およびその製造方法

Info

Publication number: JPH11326665A
Application number: JP13703198A
Authority: JP
Inventors: Tomiyuki Arakawa; 富行荒川
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1998-05-19
Filing date: 1998-05-19
Publication date: 1999-11-26

Abstract

(57)【要約】【課題】光導波路のコアと、円形または楕円形の光導
波層との接続において、接続損失を低減する。【解決手段】光導波路２８の基板１２の表面に溝３６
を設けることにより、基板１２の上側に設けられた下部
クラッド層１８は、その表面に溝３６に沿った谷状の窪
み３８を有する構造となる。更に、その谷状の窪み３８
に沿ってコアが設けられていることにより、コア下側部
分（コア２２の下部クラッド層１８と対向する部分）は
窪みの形状を反映した曲面となる。それにより、光導波
路２８のコア２２とその光導波路２８に接続される円形
または楕円形の光導波層との形状の違いによる接続損失
を低減する。また、光ファイバー４８を接続する場合、
上述の溝３６を光ファイバー装着溝としても用いること
で、光導波路２８のコア２２と光ファイバー４８のコア
５０とが、自己整合的に位置合わせがなされ、接続損失
を低減することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、光導波路、特
に、光ファイバーとの整合性に優れた光導波路およびそ
の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、光導波路が光スプリッタや光
スイッチなどの光波回路を構成するものとして利用され
ている。

【０００３】この発明の説明に先立ち、従来より行われ
ている光導波路の製造方法である火炎加水分解堆積法に
つき説明する。火炎加水分解堆積（ＦｌａｍｅＨｙｄ
ｒｏｌｙｓｉｓＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ以下単にＦＨ
Ｄと略称する）によるガラス膜の形成と、反応性イオン
エッチングとを組み合わせた製造方法が、文献Ｉ（プレ
ーナ光波回路技術ＮＴＴＲ＆ＤＶｏｌ．４０、Ｎ
ｏ．２、１９９１、第１９９〜２０４頁）に開示されて
いる。

【０００４】図１０は、文献Ｉに開示されている、石英
系光導波路の従来の製造方法の説明に供する製造工程図
である。

【０００５】まず、四塩化シリコンなどを酸水素バーナ
１０の酸水素炎中で加水分解して得られた酸化シリコン
微粒子を、シリコンウェハなどの基板１２上に堆積させ
る。最初に下部クラッド層となるガラス微粒子層１４を
堆積させ、続いてコア層となるガラス微粒子層１６を堆
積させる。その際、コアの屈折率はクラッド層の屈折率
よりも若干高くしておく必要が有るため、コア層となる
ガラス微粒子層１６にゲルマニウムなどを含ませるよう
にしても良いし、或いは下部クラッド層となるガラス微
粒子層１４に屈折率を低くする物質を含ませるようにし
ても良い（図１０（Ａ））。

【０００６】次に、基板１２上に堆積された、下部クラ
ッド層となるガラス微粒子１４およびコア層となるガラ
ス微粒子層１６を透明ガラス化するために、電気炉中な
どで高温（約１２００℃）で加熱する。この加熱処理に
よって、それぞれのガラス微粒子層が、下部クラッド層
１８とコア層２０とに変わる（図１０（Ｂ））。

【０００７】続いて、コア層２０を加工するためにフォ
トリソグラフィによりレジストパターンを形成したの
ち、反応性イオンエッチング法などを用いてエッチング
を行う。このエッチングによって、図のように矩形のま
たは矩形に近い断面形状を有するコア２２が形成される
（図１０（Ｃ））。

【０００８】次に、前述のＦＨＤ法により、コア２２と
下部クラッド層１８とを覆うように、上部クラッド層と
なるガラス微粒子層２４を堆積させる（図１０
（Ｄ））。

【０００９】最後に、上部クラッド層となるガラス微粒
子層２４を、上述と同様に、電気炉中などで高温で加熱
する。この加熱処理によって、上部クラッド層となるガ
ラス微粒子層２４が上部クラッド層２６となる（図１０
（Ｅ））。

【００１０】以上の工程により、光導波路２８が形成さ
れる。

【００１１】また、従来より利用されてきた光導波路
は、典型的には上述の光導波路のように、平坦な基板の
上側に下部クラッド層が設けられている。そして、平坦
な下部クラッド層の上側にコアが設けられていることお
よびコアの側壁が垂直となるように異方性エッチングさ
れることでコアの断面が矩形となっており、そのコアと
下部クラッド層とを覆うように上部クラッド層が設けら
れている構造を具えている。

【００１２】また、このような光導波路と光ファイバー
との、従来の接続方法としては、文献ＩＩ（静電駆動に
よる光ファイバーアライメント機構、１９９１年電子情
報通信学会秋季大会講演予稿集、Ｃ−１６０、第４−１
９０頁）に開示されているような方法があった。簡単に
要約すると、シリコンウェハの（１１１）面を利用した
Ｖ溝を形成し、次に、そのＶ溝と光ファイバーの外皮と
に電極を設けて、それらの電極に電圧を印加すること
で、光ファイバーを２次元的に動かしてアライメントを
するという装着法である。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、光ファイバ
ーや上述のような光導波路などで構成される光伝送シス
テムなどにおいて、光の伝送損失を低減させることが望
まれている。光ファイバーと光導波路との接続部におけ
る光の接続損失が伝送損失の大きな原因となっている。

【００１４】接続損失は、光ファイバーおよび光導波路
のそれぞれのコアの光軸の角度ずれまたは位置ずれに起
因する光の漏れによる第１の損失と、それらのコアの端
面の形状の違いから必然的に生じる非衝合面からの光の
漏れによる第２の損失と、それらコア同士の断面形状の
違いに起因するモード変換による第３の損失との３種類
に分けて考えることができる。

【００１５】上述のような矩形の断面形状のコアを有す
る光導波路と、一般的に広く用いられている円形の光フ
ァイバーとの接続においては、コア同士の端面の形状の
違いによりこのような第１、第２および第３の光の接続
損失が生じる。

【００１６】また、光伝送には、光信号の伝達方向が一
方向である単方向の伝送と、両方向である双方向の伝送
とがある。通常、単方向の伝送においては、出力側のコ
アの端面が、入力側のコアの端面を完全に包含する形状
および大きさとして、第１および第２の損失を低減して
いる。しかし、双方向の伝送においては、単方向の場合
と違って、両方向に光信号が伝搬するため、そのように
光の接続損失を低減することはできない。

【００１７】従って、単方向または双方向によらず、上
述の第１の損失を生じることが多く、かつ上述の第３の
損失も生じやすい。また、特に双方向の場合は第２の損
失を生じることが多かった。光ファイバーはコアの断面
形状が円形のものが広く用いられており、そのような光
ファイバーと上述した従来の光導波路との接続を行う場
合、一方が矩形で、かつもう一方が円形となってしまう
ためである。そのように両者のコアの断面形状の違いに
より、上述したような第１、第２および第３の損失が引
き起こされていた。

【００１８】例えば、従来の光導波路では、光導波路の
コアの断面が矩形であったため、真円形の断面形状のコ
アを有する光ファイバーとの接続に際して、それらコア
を最大に衝合させても非衝合面の面積の和の、その真円
形の全面積に対する割合が、１８．３４％よりも大きく
なってしまっていた。この割合は、真円形の断面形状を
有する光ファイバーとの接続に際し、第２の損失の程度
を示していると考えることができる。

【００１９】一方、光導波路に光ファイバーを接続する
場合、前述したように静電駆動によるアライメント機構
がある。この従来の接続法においては、高精度の光ファ
イバーの実装が可能であるが、その形成工程の煩雑さに
より、量産性が低かった。その上、形成後に調芯を行う
必要があるため、実用性に欠けていた。

【００２０】従って、従来より、断面形状の違いにより
生じる第２および第３の損失のいずれか一方または双方
を低減した光導波路が望まれていた。また、コア同士の
位置合わせのずれから生じる第１の損失を低減した接続
が可能な光導波路が望まれていた。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この目的を達成するた
め、この発明の光導波路によれば、基板の上側に下部ク
ラッド層、コアおよび上部クラッド層を有する光導波路
において、前述の基板の表面に設けられていて、前述の
コアの下側に位置する溝と、前述の下部クラッド層の表
面に、その溝に沿って谷状に設けられた窪みとを有して
おり、前述のコアは、その窪みに沿ってリッジ状に設け
られており、そのコアの、下部クラッド層と対向する下
側の面がその窪みを反映した曲面であることを特徴とす
る。

【００２２】このような構成の光導波路は、例えば、以
下に記載する製造方法により得られる。

【００２３】この発明の光導波路の製造方法によれば、
溝を基板の表面に形成する第１工程と、その溝を含む基
板の表面上に、下部クラッド層の表面にその溝に沿った
谷状の窪みを有する当該下部クラッド層を形成する第２
工程と、その下部クラッド層の上に、コア層を形成する
第３工程と、そのコア層をエッチングすることにより、
前述の谷状の窪みに沿ったリッジ状のコアを形成する第
４工程と、その下部クラッド層およびそのコアを覆うよ
うに、上部クラッド層を形成する第５工程とを含むこと
を特徴とする。

【００２４】なお、リッジ状のコアとは、コアが下部ク
ラッド層の上側に突設されて、線条の光導波層となって
いるものを指す。

【００２５】このような構成の光導波路およびその製法
によれば、基板の表面に溝が設けられていることから、
基板上に設けられた下部クラッド層がその溝に沿って谷
状の窪みを有しており、そのため谷状の窪みの上側に沿
って設けられたコアは、コア下側部分（コアの一部であ
って、かつ下部クラッド層と対向する部分のこと、以下
この定義に従う）が曲面となるように設けられている。
従って、この光導波路と接続予定の光導波層の断面形
状、或いは典型的に言うと円または楕円の断面形状を有
する光ファイバーのコアの断面形状に、より近い断面形
状のコアを有する光導波路を得ることができるため、す
なわち、コア同士の端面の形状の違いを緩和することが
できるため、モード変換による第３の損失を低減するこ
とができ、或いは更に、第２の損失を低減することがで
きる。

【００２６】より好適には、この発明の光導波路によれ
ば、前述のコアの、前述の上部クラッド層と対向する部
分（以下、コア上側部分と略称することもある）が前述
の下部クラッド層から上部クラッド層の方向に先細のメ
サ形状であると良い。

【００２７】なお、メサ形状のコアとは、コアの延在方
向に垂直な断面形状が、例えば台形のようなもののこと
である。

【００２８】このような構成の光導波路を製造するに
は、好ましくは、前述の第４工程を、前述のコア層の上
面にコア形成用レジストパターンを形成したのち、その
コア形成用レジストパターンを用いて、コア層を異方性
エッチングすることにより、前述の下部クラッド層から
上方に向けて先細のメサ形状のコアを形成する工程とす
るのが良い。

【００２９】この構成によれば、コア上側部分が先細の
メサ形状となるように設けられているので、コアの断面
形状が、この光導波路と接続予定の光導波層の断面形
状、或いは典型的には円または楕円の断面形状を有する
光ファイバーのコアの形状に更に近くなるため、前述の
第３の損失或いは更に第２の損失を低減することができ
る。

【００３０】より好適には、前述のコアの先細の先端角
部は、なだらかな曲面となっているのが良い。

【００３１】このため、前述の第４工程では、好ましく
は、前述のメサ形状の前述のコアに対して、前述のコア
形成用レジストパターンを除去したのち、等方性エッチ
ングをすることにより、そのメサ形状の先端角部がなだ
らかな曲面となるように形成するのが良い。

【００３２】この構成によれば、先細のメサ形状である
コアの先端角部がなだらかな曲面によって構成されるた
め、このコアの断面形状が、この光導波路と接続予定の
光導波層の形状、典型的には円または楕円の断面形状を
有する光ファイバーのコアの形状に、更に近くなる。従
って、前述の第３の損失、或いは更に第２の損失の低減
を見込むことができる。

【００３３】また、ここで説明した光導波路において、
前述のコアの断面であってそのコアの延在方向に垂直な
断面の形状は、その断面と重なり合う部分と重なり合わ
ない部分とを生じる真円であってかつ重なり合わない部
分の面積が最小となるような当該真円を、その断面と重
ねて考えた場合、その断面と真円との重なり合わない部
分の面積の総和が、その真円の全面積の最大でも１４％
となる形状とするのが好適である。

【００３４】なお、ここでいう真円とは、円形の光ファ
イバーのコア（以下、光導波路および光ファイバーのコ
アの混同を避けるため、光ファイバーのコアを、単に光
ファイバーコアと略称することもある）を想定して便宜
的に用いた仮想的概念である。それは、光導波路と円形
または楕円形のコアを有する光ファイバーとの接続を行
う場合に、それらコア同士が最大に衝合し合うように接
合したとき、それらコア同士の非衝合面の面積の総和、
すなわち非衝合面における光漏れの程度を示す目安とし
て用いた。

【００３５】上述の構成の光導波路では、コアの形状が
矩形であって、かつその一辺が円の曲面にほぼ等しい曲
面となっているため、既に説明した従来の１８．３４％
の約四分の一にあたる４．５６％にあたる非衝合面を低
減できることが見込める。すなわち、この構成の光導波
路においては、１８．３４−４．５６＝１３．７８％、
切り上げて１４％が、非衝合面の面積の総和の、真円の
面積に対する最大の割合となる。

【００３６】このように、形状の違いに起因する非衝合
面が少なくなることで、光の漏れが少なくなり、接続損
失を低減することができる。また、光導波路のコアと光
ファイバーなどの円形または楕円形の光導波層との断面
形状の違いが緩和されるため、モード変換による接続損
失も低減することができると考えられる。

【００３７】また、前述のコアと前述の下部クラッド層
および上部クラッド層とのいずれか一方または双方は、
酸化シリコンを用いて形成してあるのが、より好適であ
る。従って、これらコアや各クラッド層を酸化シリコン
のみで形成しても良いし、或いは酸化シリコンを一構成
成分として含ませて形成しても良い。

【００３８】酸化シリコンは光の伝搬損失が小さく、お
よび一般的に用いられている光ファイバーは酸化シリコ
ンを主成分としている。従って、光導波路の構成材料と
して酸化シリコンを用いると、光導波路のコア内での光
の吸収による伝搬損失と、光ファイバーおよび光導波路
のコアの接点における接続損失とを低減した光導波路の
実現が可能となる。或いは、酸化シリコンの加工技術が
発達していることから、より微細な加工が可能となるた
め、光導波路の一般的な特性の向上を望むことができ
る。

【００３９】また、この場合、好ましくは、前述のコア
層と前述の下部クラッド層および上部クラッド層とのい
ずれか一方または双方は、トリエトキシシラン（Ｔｒｉ
ｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎｅ以下ＴＲＩＥＳと略称する
こともある）を原料ガスに用いた化学気相成長法により
酸化シリコンを含む層として形成すると良い。この構成
によると、モノシランなどを原料ガスに用いる場合に比
べ、ＴＲＩＥＳを用いる場合、基板に、より近くでの化
学反応が中心となり反応が進行するため、中間生成物な
どのパーティクルが、形成される層の中に混入しにくく
なり、それらパーティクルによる伝搬損失が低減される
からである。

【００４０】また、上述の光導波路の、前述の溝を光フ
ァイバー装着用の溝とすると好適である。

【００４１】この構成の光導波路によれば、基板表面で
あってコアの下側に設けられている溝を光ファイバー装
着用の溝として用いる。それにより、光導波路および光
ファイバーのコア同士が、自己整合的に光軸を合わせる
ように設けることが可能である。よって、それらコアの
角度ずれや位置ずれが低減され、前述の第１の損失を低
減することができる。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。なお、図中、各構成成分の
大きさ、形状および配置関係は、この発明が理解できる
程度に概略的に示してあるにすぎず、また、以下に説明
する数値的条件は単なる例示にすぎないことを理解され
たい。

【００４３】図１〜図９は、この発明の光導波路の実施
の形態の説明に供する図である。図１（Ａ）〜図１
（Ｃ）はこの発明のそれぞれの光導波路の断面の切り口
を示した図であって、また図１（Ｄ）〜図１（Ｆ）はそ
れら図１（Ａ）〜図１（Ｃ）に示した光導波路と光ファ
イバーとを接続したときの、それぞれ順次に図１（Ａ）
〜図１（Ｃ）に対応する図である。図１（Ｄ）〜図１
（Ｆ）は、図を分かり易くするため、光導波路を実線
で、光ファイバーを破線で示した。また、図２はこの発
明の光導波路と光ファイバーとの装着例を説明する図
で、図２（Ａ）は装着前の光導波路を示す斜視図、およ
び図２（Ｂ）は光ファイバーと光導波路との装着状態を
示す斜視図である。ただし、図２において、光導波路の
コアの断面形状を図１（Ａ）に示した光導波路のコアと
して示している。また、図を分かり易くするため上部ク
ラッド層を形成する以前の状態で示してある。また、図
３〜図９は、この発明の光導波路の製造方法の説明に用
いる図であって、図２（Ｄ）のα−α線に沿って切って
取った断面の切り口を示す図と、図２（Ｄ）のβ−β線
に沿って切って取った断面の切り口を示す図とを、同一
工程が隣りあうように並べて示した図である。例えば、
図１において、横に並べて示している（Ａ）と（Ｆ）と
は同一の工程における、それぞれ前述したα−α断面お
よびβ−β断面を示している。

【００４４】１．第１の実施の形態以下、図１（Ａ）を参照して、光導波路の第１の実施の
形態につき説明する。

【００４５】この図１の構成例では、光導波路２８は、
基板１２の上側に下部クラッド層１８、コア２２および
上部クラッド層２６を有する。この基板１２の表面にコ
ア２２の下側に沿った溝３６が設けられている。下部ク
ラッド層１８は、基板１２とは反対側の表面に、谷状の
窪み３８が設けられている。この場合、この窪み３８は
溝３６と対向して、この溝３６に沿って設けられてい
る。コア２２は、その谷状の窪み３８の上側に沿って設
けられていることにより、コア下側部分（コア２２の一
部であって下部クラッド層１８と対向する部分）が、下
部クラッド層１８の表面のその谷状の窪み３８の形状を
反映した曲面となっている。

【００４６】このような光導波路の構造であれば、コア
下側部分が、曲面となっている。このため、この光導波
路のコアと、この光導波路と接続を行う相手側の光導波
層、例えば典型的には光ファイバーの円形または楕円形
のコアとの形状の違いが緩和される。従って、モード変
換による損失および非衝合面からの光漏れによる損失を
低減することができる。

【００４７】２．第２の実施の形態次に、図１（Ｂ）を参照して、光導波路の第２の実施の
形態につき、説明する。

【００４８】この光導波路２８は、コア上側部分（コア
２２の一部であって上部クラッド層２６と対向する部
分）が、下部クラッド層１８の側から上部クラッド層２
６の方向に先細のメサ形状となっている。このメサ形状
は、例えば、コア２２の断面が等脚台形などに代表され
る形状である。

【００４９】このような光導波路の構造であれば、コア
２２の下部クラッド層１８と対向する部分、すなわちコ
ア下側部分の表面形状が、曲面となっている。この表面
形状は、この光導波路のコアと光導波層、例えば光ファ
イバーのコアとの形状の違いが緩和されるような、形状
となっている。これに加え、コア上側部分が、上述のよ
うなメサ形状となっている。このことから、光導波路の
コアの断面形状と光ファイバーコアの断面形状との形状
の違いが、より一層、緩和される。以上のことにより、
モード変換による損失、および非衝合面からの光漏れに
よる損失を低減することができる。

【００５０】３．第３の実施の形態次に、図１（Ｃ）を参照して、光導波路の第３の実施の
形態につき、説明する。

【００５１】この光導波路２８は、上部クラッド層２６
と対向するコア２２の一部分が、先細のメサ形状となっ
ており、かつコア２２の上部クラッド層２６と向き合う
先端角部の形状が、なだらかな曲面となっている。この
先細のメサ形状は、第２の実施の形態で既に説明したと
おりの形状とする。

【００５２】このような光導波路の構造であれば、コア
下側部分の形状が、曲面となっている。この表面形状
は、この光導波路のコアと光導波層、例えば光ファイバ
ーコアとの形状の違いが緩和されるような、形状となっ
ている。これに加え、コア上側部分が、先細のメサ形状
であり、かつその先端角部がなだらかな曲面となってい
る。以上により、モード変換による損失、および非衝合
面からの光漏れによる損失を低減することができる。

【００５３】４．第４の実施の形態この構成例では、上述した第１〜第３の実施の形態にて
説明した光導波路を構成するコア２２と、下部クラッド
層１８および上部クラッド層２６とのいずれか一方また
は双方を酸化シリコンで形成する。

【００５４】コア２２のみを酸化シリコンで形成しても
良いし、クラッド層のみを酸化シリコンで形成しても良
いし、またはコアとクラッド層とを酸化シリコンで形成
しても良い。酸化シリコンは光の伝搬損失が小さいこ
と、一般的に広く用いられている光ファイバーは酸化シ
リコンを主成分としていること、または酸化シリコンの
加工技術が発達していることが知られている。この事実
から、光導波路の形成に酸化シリコンを用いると、コア
内での光の吸収による伝搬損失を低減でき、また、光フ
ァイバーと光導波路とのコア同士の接点における屈折率
の違いから生じる散乱などによる接続損失を低減でき
る。

【００５５】５．第５の実施の形態次に、図１および図２を参照して、また、上述の第１〜
第３の実施の形態で説明した光導波路を構成する溝を光
ファイバー装着用の溝として用いる構成例につき、その
実施の形態を説明する。

【００５６】なお、図１（Ｄ）〜図１（Ｆ）は、図１
（Ａ）〜図１（Ｃ）の光導波路の溝に光ファイバーを装
着した場合の図で、光軸方向から見て、どのように接続
されるかを分かり易くするため、光ファイバーを破線で
示している。図２（Ｃ）および図２（Ｄ）は、図２
（Ａ）に示した光ファイバー装着前の光導波路の、それ
ぞれ正面から、および上面から見た図である。なお、図
２において、図を分かり易くするため上部クラッド層を
除いて図を示している。

【００５７】この構成例では、光導波路２８の基板の表
面にある溝３６を光ファイバー装着用の溝として用い
る。

【００５８】上述したこの発明の光導波路２８は、コア
下側部分が曲面となっているので、光導波路のコアと光
ファイバーコアとは、従来よりも形状の違いが緩和され
ている。このため、円形の光ファイバーコア５０を具え
る光ファイバー４８との接続は、従来よりも良好となっ
ていることは上述したとおりである。

【００５９】光導波路２８のコア２２は、溝３６の上に
沿って、かつその溝３６とコア２２との中心軸が平行と
なるように設けられている。その溝３６がコア２２が設
けられていない部分（図２（Ｄ）におけるβ−β断面を
含む部分）とコア２２が設けられている部分（図２
（Ｄ）におけるα−α断面を含む部分）とを有する構造
となる。その一つの溝に対して、光導波路のコアと光フ
ァイバーとが対向して配されることとなり、自己整合的
に光導波路と光ファイバーとが接続できることとなる。

【００６０】なお、光導波路のコアの延在方向に直交し
かつ基板面に平行な方向に対しては、それらコア断面の
対称性などにも依るが、必然的に光導波路および光ファ
イバーを、これら両方のコアが最大に重なり合うよう
に、設置することができる。また、基板面に垂直な方向
に対しては、光導波路の下部クラッド層の厚さなどを調
節することにより、光導波路および光ファイバーを、双
方のコアが最大に重なり合うように、位置決めできる。

【００６１】また、光ファイバーの外皮（図１（Ｄ）〜
図１（Ｆ）に、破線で示してある）５４が溝３６によっ
て、溝３６の内側の複数の箇所から線支持されるように
すると良い。或いは、溝３６で光ファイバーの外皮５４
を支持する構造（図１（Ｄ）などに示す）ではなく、光
ファイバーコア５０を支持する構造（図示せず）をとっ
ても良い。なお、光ファイバーが楕円形の場合でも、同
様の構造をとることができることは明らかである。

【００６２】このように、光導波路２８のコア下側部分
（コア２２の下部クラッド層１８と対向する部分）を曲
面とするための溝３６を、光ファイバー装着用の溝とし
ても用いることにより、少なくとも両方のコアの光軸の
角度のずれを低減できる。更に、光軸のコアの延在方向
に垂直な方向の位置ずれも低減できる。よって、光ファ
イバーと光導波路との接続損失を低減することができ
る。

【００６３】６．第６の実施の形態次に、図３〜図７を参照して、第１の実施の形態にて説
明した光導波路の好ましい製造方法の一例として、光導
波路の製造方法の実施の形態につき説明する。

【００６４】図３〜図７は、この製造方法の説明に供す
る図であって、図２（Ｄ）のα−α線に沿って切って取
った断面の切り口を示す図と、図２（Ｄ）のβ−β線に
沿って切って取った断面の切り口を示す図とを、同一工
程が隣りあうように並べて示した図である。例えば、図
３において、横に並べて示している（Ａ）と（Ｆ）とは
同一の工程における、それぞれ前述したα−α断面およ
びβ−β断面を示している。

【００６５】最初に、第１工程として、基板１２の表面
に溝３６を形成する。このため、先ず基板１２を用意す
る（図３（Ａ）および図３（Ｆ））。次に、基板１２の
上にレジスト３０を塗布する（図３（Ｂ）および図３
（Ｇ））。続いて、形成されるべき溝のパターンを象っ
た溝形成用マスク４０を、基板１２との位置合わせを行
った後、矢印５８で示すように基板面に垂直な方向に、
上方から、露光する（図３（Ｃ）および図３（Ｈ））。
次に、露光されたレジスト３０の部分を除去して、溝形
成用レジストパターン３４を形成する（図３（Ｄ）およ
び図３（Ｉ））。次に、矢印６０に示すような、基板面
に垂直な方向から、露出している基板面に異方性エッチ
ングを行って（図３（Ｅ）および図３（Ｊ））、溝３６
を基板１２の表面に形成する（図４（Ａ）および
（Ｅ））。

【００６６】しかしながら、第１の実施の形態の（第１
の実施の形態に限らず、第２および第３の実施の形態
の）光導波路の溝３６は、図示例の製造方法によらなく
とも、周知の方法を用いて、例えばプレス加工などを用
いての加工形成、または結晶面を利用したウェットエッ
チングを用いての加工形成などにより形成しても良い。

【００６７】また、溝３６の形状および寸法について
は、光導波路２８に接続予定の円形または楕円形の光導
波層と形状的に整合するような曲面を有するようにコア
下側部分が設けられるような、形状および寸法で良い。
このように溝３６を、光ファイバー４８を装着する溝と
しても用いる場合、複数の点で光ファイバー４８が支持
されるような形状を有していれば好適である。例えば、
図１（Ｄ）〜図１（Ｆ）のように、矩形の断面形状の溝
として、かつ溝の底および溝の両側で光ファイバー４８
が支持されるような形状とすると好適である。

【００６８】続いて、第２工程として、溝３６を含む基
板１２の上に、下部クラッド層１８の表面に、溝３６に
沿った谷状の窪み３８を有するように当該下部クラッド
層１８を形成する（図４（Ｂ）および図４（Ｆ））。な
お、下部クラッド層１８の材料および形成方法について
は特に限定はないが、下地の凹凸をある程度反映するこ
とのできる材料および形成方法を採用する。すなわち、
下部クラッド層１８の表面に、溝３６の凹みを反映した
谷状の窪み３８が形成できて、かつその谷状の窪み３８
が、例えば光ファイバーのコアと形状的に整合するよう
な曲面となるように形成できる材料および形成方法を用
いる。例えば、具体的な材料としては、酸化シリコンを
用いたり、その他の無機酸化物を用いたり、または有機
高分子などを用いることができる。例えば、有機高分子
としては、ポリメチルメタクリレート（以下、ＰＭＭＡ
と略称する）、エポキシ、フォトレジスト、ポリウレタ
ン、またはフッ素ポリイミド共重合体などを用いること
ができる。そのような有機高分子として、光導波路を構
成する材料によく使用されているのは、ＰＭＭＡであ
る。例えば、ＰＭＭＡからなる光導波路の形成方法とし
ては、スピンコート法やディップ法を用いることができ
る。

【００６９】光導波路は、酸化シリコンを主成分として
形成すると好適である。なぜなら、一般的な光伝送シス
テムに用いられている光ファイバーは石英系すなわち酸
化シリコンを主成分とするものが多いため、光ファイバ
ーと同様の組成で光導波路を形成することができるから
である。それにより、光導波路と光ファイバーとの接続
面における光の散乱などが低減され、接続損失が低減で
きる。また、酸化シリコンを含む光導波路として形成す
る場合、下部クラッド層１８の形成には、化学気相成長
法（以下、ＣＶＤ法と略称することもある）などの従来
周知の方法を用いることができる。なお、ＦＨＤ法は、
酸化シリコン膜を極めて平坦に堆積するという性質を有
するため、表面に谷状の窪みを有するように下部クラッ
ド層を形成できないため、適していないと考えられる。

【００７０】続いて、第３工程として、コア層２０を下
部クラッド層１８の上に形成する（図４（Ｃ）および図
４（Ｇ））。コア層２０の材料および形成方法として
は、上述の下部クラッド層１８よりも屈折率を高めてお
くこと以外の限定は特にない。具体的な材料としては、
下部クラッド層と同じく、酸化シリコンを用いたり、そ
の他の無機酸化物を用いたり、または有機高分子などを
用いることができる。また、下部クラッド層の形成と同
じく酸化シリコンを主成分としてなるコア層、すなわち
酸化シリコン自体で形成するか、または酸化シリコンと
他の材料とを組み合わせた材料で形成したコア層、とす
るとより好適である。なぜなら、上述のように光ファイ
バーのコアと同様の組成で光導波路コアを形成すると、
光ファイバーと光導波路との接続面における光の散乱な
どによる接続損失の低減が見込めるからである。

【００７１】また、光導波層であるコアを酸化シリコン
で以て形成した場合、酸化シリコン自体の内部の光の損
失が少ないという性質によりコア内の伝搬損失も低減さ
れる。

【００７２】溝３６を光ファイバー装着用の溝として用
いる場合は、例えば、第３工程と第４工程との間に光フ
ァイバー装着部５６を形成する工程を行うと好適であ
る。

【００７３】この工程は、円形または楕円形の光ファイ
バーコアの形状に近い形状のコアを有する光導波路を形
成するというこの実施の形態の主旨からは必ずしも必要
ではないが、光ファイバーの装着部を形成するための、
より好適な工程である（図４（Ｄ）および図５（Ａ）〜
図５（Ｄ）とそれぞれに対応する図４（Ｈ）および図５
（Ｅ）〜図５（Ｈ））。コア層２０の上面全面にレジス
ト３１を塗布する（図４（Ｄ）および図４（Ｈ））。次
に、光ファイバー装着部用マスク６２を用いて、基板面
に垂直な方向の上方からレジスト３１に対し露光を行う
（図５（Ａ）および図５（Ｅ）に矢印５８で示す）。次
に、露光済みのレジスト３１に対し現像を行って、光フ
ァイバー装着部５６以外の余分な箇所を覆う光ファイバ
ー装着部用レジストパターン４２を形成する（図５
（Ｂ）および図５（Ｆ））。次に、レジストパターン４
２をマスクとして露出しているコア層２０および下部ク
ラッド層１８に対して、コア層２０の上面に垂直な方向
からエッチングを行う（図５（Ｃ）および図５（Ｇ）に
矢印６０で示す）。そののち、光ファイバー装着部用レ
ジストパターン４２を適当な周知の方法で除去する（図
５（Ｄ）および図５（Ｈ））。この工程におけるエッチ
ング法は、基板１２と、コア層２０および下部クラッド
層１８とを選択的にエッチングできる方法とすると好適
である。そのとき、基板１２は実質的にエッチングをさ
れないため簡単に基板１２の溝３６を露出させることが
できる。例えば、コア層およびクラッド層が、酸化シリ
コンを含む層として形成されていて、基板にシリコンウ
ェハを用いている場合は、ＣＨＦ₃などのシリコンと酸
化シリコンとの選択性を有するエッチングガスを用いる
と、選択的なエッチングが可能となる。

【００７４】次に、第４工程として、コア層２０をエッ
チングすることにより、コア２２の上側部分が谷状の窪
み３８に沿ったリッジ状となるようにコア２２を形成す
る（図６（Ａ）〜図６（Ｄ）および図７（Ａ）〜図７
（Ｂ）と、それぞれに対応する図６（Ｅ）〜図６（Ｈ）
および図７（Ｄ）〜図７（Ｅ））。図においては、レジ
スト３３をコア層２０の表面に塗布する（図６（Ａ）お
よび図６（Ｅ））。コアのパターン形成のためのコア形
成用マスク４４を合わせてレジスト３３に対し露光を行
う（図６（Ｂ）および図６（Ｆ））。露光済みのレジス
ト３３に対し現像を行って、コア層２０のコア形成予定
領域のみを覆うコア形成用レジストパターン４６を形成
する（図６（Ｃ）および図６（Ｇ））。次に、レジスト
パターン４６から露出しているコア層２０の部分に対し
て、基板面に垂直な方向から異方性エッチングを行う
（図６（Ｄ）および図６（Ｈ））。このエッチングにお
いて、コア層２０の材料はエッチングするが基板材料は
エッチングしないという選択的エッチングを行う。従っ
て、光ファイバー装着部５６となる（β−β断面におけ
る）溝３６は、選択的なエッチングをすることで実質的
にエッチングされない状態にある。または、選択的なエ
ッチングをするのではなく、光ファイバー装着部５６に
別のレジストパターンを形成してコア層２０に対するエ
ッチングを行っても良い。

【００７５】第４工程でのエッチングは、コア層２０を
光導波層として適当な側壁形状を有するコア２２となる
ように、異方性エッチングできれば良い。具体的には、
反応性イオンエッチング法や反応性イオンビームエッチ
ング法などの異方性の高いエッチング法を用いると良
い。

【００７６】このエッチングにより、コア層２０が加工
されて、谷状の窪み３８の上に沿ったコア２２がリッジ
状に形成される（図７（Ａ）および図７（Ｄ））。ま
た、コア層２０がエッチングされるとき、同時に下部ク
ラッド層１８の一部がエッチングされることがあっても
良い。コア２２を形成後、コア形成用レジストパターン
４６を、適当な従来周知の方法で取り除く（図７
（Ｂ））。より好適な例として、光ファイバー４８を装
着したのち上部クラッド層を形成する場合は、上部クラ
ッド層の形成前に、光ファイバー４８を溝３６に装着し
ておく（図７（Ｅ））。装着の際に、光ファイバー４８
と下地となる基板１２などとを、例えば紫外線硬化接着
剤で固定しても良い。

【００７７】続いて、第５工程として、上部クラッド層
２６を、下部クラッド層１８とコア２２とを覆うように
形成する（図７（Ｃ））。その際、上部クラッド層２６
により光ファイバー４８を覆うようにして形成しても良
い（図７（Ｆ））。上部クラッド層２６の材料は下部ク
ラッド層と同一のものであることが好ましい。形成方法
も下部クラッド層の形成に用いた方法を用いることがで
きる。一般的には、上部クラッド層２６の形成方法を下
部クラッド層と同一の材料を用いて同一の形成方法およ
び形成条件で行うと、両者の屈折率を簡単に同一にする
ことができるため、より好適である。

【００７８】上述したコア層２０とクラッド層３２（下
部クラッド層１８および上部クラッド層２６）との一方
または双方を、酸化シリコンを含む層として形成する場
合は、トリエトキシシラン（Ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌ
ａｎｅ。以下、ＴＲＩＥＳと略称することもある）を原
料ガスとして用いた化学気相成長法により、形成すると
良い。既に説明したように、一般的に用いられている光
ファイバーが酸化シリコンを主成分としている。このた
め、それに近い組成となるようにコア層２０またはクラ
ッド層３２を形成すると、光導波路と光ファイバーとの
接続面における光の散乱などによる接続損失の低減が見
込める。また酸化シリコンは、その加工技術が発達して
いて微細な加工が可能であるため、各部分の形状や寸法
を設計通りに形成することが容易となる。更に、酸化シ
リコンを含む層の形成に、ＴＲＩＥＳを含む原料ガスを
用いた場合は、モノシラン（ＳｉＨ₄ ）などを原料ガス
に用いる場合に比べ、より基板近くでの化学反応が中心
となり進行する。このため、伝搬損失を引き起こす中間
生成物などのパーティクルが、形成される層の中に混入
しにくくなる。そのため、光導波路の伝搬損失を低減す
ることができる。

【００７９】また、このような中間生成物のうち、酸化
シリコン中の水酸化シリコン（Ｓｉ（ＯＨ）₄ ）による
光の損失が生じるときがある。従って、第２工程、第３
工程および第５工程の任意の工程において、水酸化シリ
コンなどの不純物の除去のための熱処理を施しても良
い。

【００８０】７．第７の実施の形態次に、図３〜図６および図８を参照して、第２の実施の
形態にて説明した光導波路の好ましい製造方法の一例と
して、光導波路の製造方法の実施の形態につき説明す
る。

【００８１】第６の実施の形態の説明に用いた図３〜図
６と、それに続く図８とは、この製造方法の説明に供す
る図であって、図８も前述した図７と同じく、α−α線
およびβ−β線に沿って切って取った断面の切り口を示
す図とを、同一工程が隣りあうように並べて示した図で
ある。

【００８２】この光導波路の製造方法の発明は、第６の
実施の形態における製造方法の変形例であって、その特
徴的な部分は第４工程である。そのため、それ以外の工
程の説明は、既に説明した方法を適用できるので、その
説明を省略する。

【００８３】この光導波路の製造方法の発明によれば、
第４工程として、コア層２０の上面にコア形成用レジス
トパターン４６を形成したのち、コア形成用レジストパ
ターン４６を用いて、コア層２０を異方性エッチングす
る。それにより、下部クラッド層１８から上方すなわち
上部クラッド層の形成予定領域に向けて、先細のメサ形
状のコアが形成される（図６（Ｄ）および図８（Ａ）と
図６（Ｈ）および図８（Ｂ）とを参照）。その後、既に
説明した第５工程を行って、上部クラッド層２６を形成
する（図８（Ｃ））。また、同様に、上部クラッド層２
６により光ファイバー４８を覆うように形成しても良い
（図８（Ｆ））。

【００８４】なお、このとき、第６の実施の形態にて行
ったエッチングよりも低い異方性を有するエッチングを
する必要がある。そのためには反応性イオンエッチング
法や反応性イオンビームエッチング法などのエッチング
法により異方性エッチングを行い、かつエッチングガス
の選択や装置内の圧力などのエッチング条件を適当に定
めることで、異方性を調節すれば良い。なお、後述する
実施例において、先細のメサ形状のコアの形成の条件の
一例を示している。なお、上述の第３工程と第４工程と
の間に光ファイバー装着部５６を形成する工程があって
も良い。

【００８５】８．第８の実施の形態次に、図３〜図６および図９を参照して、第３の実施の
形態にて説明した光導波路の好ましい製造方法の一例と
して、光導波路の製造方法の実施の形態につき説明す
る。

【００８６】第６の実施の形態の説明に用いた図３〜図
６と、それに続く図９とは、この製造方法の説明に供す
る図であって、図９も前述した図７と同じく、α−α線
およびβ−β線に沿って切って取った断面の切り口をそ
れぞれ示す図とを、同一工程が隣りあうように並べて示
した図である。

【００８７】この光導波路の製造方法の発明は、第７の
実施の形態における製造方法の変形例であって、その特
徴的な部分は第４工程である。そのため、それ以外の工
程の説明は、既に説明した方法を適用できるので、その
説明を省略する。

【００８８】この光導波路の製造方法の発明によれば、
第４工程として、メサ形状のコア２２を、前述のコア形
成用レジストパターン４６を除去したのち、等方性エッ
チングする。それにより、メサ形状のコア２２の先端角
部がなだらかな曲面となる。このとき、第７の実施の形
態にて説明した光導波路におけるコアよりも少し大きめ
のコアを形成したのち（図９（Ａ）および図９
（Ｅ））、等方的にエッチングすることにより（図９
（Ｂ）および図９（Ｆ））、メサ形状のコア２２の先端
角部がなだらかな曲面とすることができる（図９（Ｃ）
および図９（Ｇ））。その後、第５工程として、上部ク
ラッド層２６をコア２２と下部クラッド層１８とを覆う
ように形成する（図９（Ｄ））。また、前述の例と同様
に、上部クラッド層２６は、光ファイバー４８を覆うよ
うに形成しても良い（図９（Ｈ））。

【００８９】第７の実施の形態にて説明したような異方
性エッチングにより、先細のメサ形状のコアを形成した
のち、そのコアに対して等方的なエッチングを施す。そ
れは、均一に加工切除されるという等方性エッチングの
性質と、角の突出した部分がより多く加工切除されると
いうエッチングの性質とを利用したものである。それに
より、コアをメサ形状としたのち、等方的エッチングを
施すという簡単な方法で、角の突出した部分をなだらか
な曲面とすることができる。

【００９０】また、上述した第１〜第３の実施の形態に
おける光導波路において、光導波路のコア２２の断面形
状は、その断面と最大に重なり合う真円を考えた場合、
その断面と真円との重なり合わない部分の面積の和が、
最大でもその真円の１４％となる。このように非衝合面
が従来に比べ低減されるため、接続部分における断面形
状の違いから不可避的に生じていた光漏れが抑えられ
て、接続損失が低減できると言える。

【００９１】

【実施例】以下、実施例により、上述の第２の実施の形
態に記載の光導波路を、実際に形成した例があるので、
その形成方法につき、具体的に説明する。なお以下の実
施例で述べる使用装置や、使用材料や、数値条件はこの
発明の範囲内の一例に過ぎない。したがって、この発明
は、以下の使用装置や、使用材料や、数値条件に限定さ
れない。なお、ここでは、コア上側部分が先細のメサ形
状であるコアを有する光導波路の製造を行った。

【００９２】図３〜図６および図８は、前述の実施の形
態の説明で参照した光導波路の製造工程の図である。以
下、これらの図を参照して、基板にシリコンウェハを用
い、かつコアとクラッド層とが酸化シリコンからなるも
のとしたこの発明の光導波路の製造方法につき説明す
る。

【００９３】まず、シリコンウェハの基板１２を、純水
により１％に希釈したフッ化水素酸溶液により２０秒間
洗浄した。続いて純水により洗浄した（図３（Ａ）およ
び図３（Ｆ））。

【００９４】次に、スピンコートを用いて、基板１２の
上にレジスト３０を約１μｍの厚さで塗布した（図３
（Ｂ）および図３（Ｇ））。

【００９５】次に、レジスト３０を塗布した基板１２を
温度９０℃の恒温槽に１０分間入れた後、水銀ランプの
ｉ線を用いた縮小投影露光装置内に溝形成用マスク４０
と基板１２とを設置して、所定の露光量照射した（図３
（Ｃ）および図３（Ｈ））。

【００９６】続いて、露光済みのレジスト３０を現像し
たのち、残存したレジストを有する基板１２を温度８０
℃の恒温槽に１０分間入れることにより、基板１２の上
に直線光導波路の溝形成用レジストパターン３４が形成
された（図３（Ｄ）および図３（Ｉ））。

【００９７】次に、一般的に広く用いられている反応性
イオンエッチング装置のチャンバ内に、レジストパター
ン３４が形成された基板１２を洗浄してから設置した。
ロータリーポンプにより、チャンバ内の圧力が１Ｐａと
なるまで排気したのち、ターボ分子ポンプにより、圧力
１×１０^-3Ｐａまで排気した。次に、ＣＣｌ₂ Ｆ₂ をチ
ャンバ内に１００ｓｃｃｍの流量で導入した。ただし、
このＣＣｌ₂ Ｆ₂ は環境の問題から、例えばＣＦ₄ ＋Ｏ
₂ としても良い。次にチャンバ内の圧力を２Ｐａに保持
して、周波数１３．５６ＭＨｚの高周波を１Ｗ／ｃｍ²
の電力密度で印加してエッチングを行ったところ、溝形
成用レジストパターン３４をマスクとして、基板１２が
エッチングされた（図３（Ｅ）および図３（Ｊ））。

【００９８】４時間後に、高周波の放電およびＣＣｌ₂
Ｆ₂ の導入を止めたのち、ロータリーポンプおよびター
ボ分子ポンプを順次に用いて、チャンバ内を圧力１×１
０^-3Ｐａまで排気した。排気後、チャンバ内に窒素を導
入し大気圧とした後、エッチング済みの基板１２を取り
出した。次に一般的に広く使用されている酸素プラズマ
アッシャー法と、硫酸および過酸化水素を３：１に混合
した温度１００℃の溶液による洗浄とにより、溝形成用
レジストパターン３４を剥離した。その後、エッチング
済みの基板１２を純水により洗浄した。このようにし
て、基板１２の表面に、幅約４８μｍ、長さ約２０ｍ
ｍ、深さ約２８μｍの矩形の溝３６が形成された（図４
（Ａ）および図４（Ｅ））。

【００９９】続いて、溝３６が形成された基板１２を、
純水により５パーセントに希釈したフッ化水素酸溶液に
より２０秒間洗浄した。その後、この基板１２を純水に
より洗浄して、一般的に広く用いられている平行平板型
プラズマＣＶＤ装置のチャンバ内にこの基板１２を設置
した。平行平板型プラズマＣＶＤ装置は、原料ガスをチ
ャンバ内に導入するシャワー電極と、この基板１２を加
熱するステージが対を成す構造となっている。基板１２
は基板温度が４００℃となるまで加熱した。チャンバ内
をロータリーポンプにより圧力１Ｐａまで排気したの
ち、ターボ分子ポンプにより圧力１×１０^-5Ｐａまで排
気した。ＴＲＩＥＳを１２ｓｃｃｍ、酸素を４００ｓｃ
ｃｍおよびＣ₂ Ｆ₆ を１０ｓｃｃｍなる流量でシャワー
電極からチャンバ内にそれぞれ導入した。なおＴＲＩＥ
Ｓは、あらかじめ温度を８０℃として気化させておく。
また、Ｃ₂ Ｆ₆ はクラッド層の屈折率をコアよりも低く
するために用いられている。チャンバ内の圧力を３０Ｐ
ａに保持し、１３．５６ＭＨｚの高周波をシャワー電極
とステージとの間に電力密度１．５Ｗ／ｃｍ² で印加し
て成膜を行った。チャンバ内にプラズマが発生し、３時
間３０分で、基板１２の表面に厚さ約２０μｍおよび屈
折率１．４５２である下部クラッド層１８が、表面に谷
状の窪み３８を有するように、形成された（図４（Ｂ）
および図４（Ｆ））。

【０１００】次に、前述の平行平板型プラズマＣＶＤ装
置のチャンバ内の、下部クラッド層１８が形成された基
板１２を、基板温度が４００℃となるまで加熱した。チ
ャンバ内をロータリーポンプにより圧力１Ｐａまで低下
させた後、ターボ分子ポンプにより圧力１×１０^-5Ｐａ
まで排気した。ＴＲＩＥＳを１２ｓｃｃｍおよび酸素を
４００ｓｃｃｍなる流量でシャワー電極からチャンバ内
にそれぞれ導入した。なおＴＲＩＥＳは、あらかじめ温
度を８０℃として気化させておいた。チャンバ内の圧力
を３０Ｐａに保持し、１３．５６ＭＨｚの高周波をシャ
ワー電極とステージとの間に電力密度１．５Ｗ／ｃｍ²
で印加した。チャンバ内にプラズマが発生して、１時間
１０分で下部クラッド層１８の上に層の厚さ約８μｍお
よび屈折率１．４５６であるコア層２０が形成された
（図４（Ｃ）および図４（Ｇ））。

【０１０１】続いて、コア層２０が形成された基板１２
を、純水により１％に希釈したフッ化水素酸溶液により
２０秒間洗浄したのち、純水で洗浄した。そして、スピ
ンコートを用いてコア層２０の上にレジスト３１を厚さ
約１μｍで塗布した（図４（Ｄ）および図４（Ｈ））。

【０１０２】次に、レジスト３１が塗布された基板１２
を温度９０℃の恒温槽に１０分間入れた後、基板１２と
光ファイバー装着部用マスク６２とを水銀ランプのｉ線
を用いた縮小投影露光装置内に設置して、レジスト３１
にｉ線を所定の露光量照射した（図５（Ａ）および図５
（Ｅ））。

【０１０３】続いて、露光済みのレジスト３１を現像し
て、残存したレジスト３１を有する基板１２を温度８０
℃の恒温槽に１０分間入れて、コア層２０の上に直線光
導波路の光ファイバー装着部用レジストパターン４２を
形成した（図５（Ｂ）および図５（Ｆ））。

【０１０４】次に、一般的に広く用いられている反応性
イオンエッチング装置のチャンバ内に光ファイバー装着
部用レジストパターン４２が形成された基板１２を設置
した。続いて、ロータリーポンプにより、チャンバ内の
圧力が１Ｐａとなるまで排気した後、ターボ分子ポンプ
により、圧力１×１０^-3Ｐａとなるまで排気した。続い
て、ＣＨＦ₃ をチャンバ内に１００ｓｃｃｍの流量で導
入した。次に、チャンバ内の圧力を２Ｐａに保持し、周
波数１３．５６ＭＨｚの高周波を１Ｗ／ｃｍ²の電力密
度で印加してコア層２０および下部クラッド層１８に対
しエッチングを行った。すると、光ファイバー装着部用
レジストパターン４２をマスクとして、β−β断面にお
けるコア層２０および下部クラッド層１８の、レジスト
パターン４２の領域外の部分がエッチングされた（図５
（Ｃ）および図５（Ｇ））。なお、このエッチングで
は、シリコンと酸化シリコンとの選択的なエッチングを
行ったため、基板１２はほとんどエッチングされなかっ
た。

【０１０５】４０分後に、高周波の放電およびＣＨＦ₃
の導入を止め、ロータリーポンプおよびターボ分子ポン
プを順次に用いて、チャンバ内を圧力１×１０^-3Ｐａま
で排気した。排気後、チャンバ内に窒素を導入し大気圧
とした後、基板１２を取り出した。次に、一般的に広く
使用されている酸素プラズマアッシャー法と、硫酸およ
び過酸化水素を３：１に混合した温度１００℃の溶液に
よる洗浄とにより、光ファイバー装着部用レジストパタ
ーン４２を剥離した。最後に、純水により洗浄した。こ
のようにして、光ファイバー装着部（β−β断面で示す
部分）が形成された（図５（Ｄ）および図５（Ｈ））。

【０１０６】続いて、光ファイバー装着部５６が形成さ
れた基板１２の表面を含む、残存しているコア層２０の
表面に、スピンコート法を用いてレジスト３３を１μｍ
の厚さに塗布した（図６（Ａ）および図６（Ｅ））。

【０１０７】次に、レジスト３３が塗布された基板１２
を温度が９０℃の恒温槽に１０分間入れた。続いて、コ
ア層２０を加工してコア２２を得るためのコア形成用マ
スク４４とその基板１２とを縮小投影露光装置内に設置
してから互いの位置合わせを行って、レジスト３３に対
して水銀ランプのｉ線を所定の露光量照射した（図６
（Ｂ）および図６（Ｆ））。

【０１０８】そして、露光済みのレジスト３３を現像し
た後、温度８０℃の恒温槽に１０分間入れることによ
り、コア層２０の表面にコア形成用レジストパターン４
６が形成された（図６（Ｃ）および図６（Ｇ））。

【０１０９】次に、コア層２０をエッチングして順テー
パ形状のコア２２を形成するために、一般的に広く用い
られている反応性イオンエッチング装置のチャンバ内に
コア形成用レジストパターン４６を形成した基板１２を
設置した。続いて、ロータリーポンプおよびターボ分子
ポンプを順次に用いて、チャンバ内の圧力を１×１０^-3
Ｐａまで排気した。ＣＨＦ₃ をチャンバ内に１００ｓｃ
ｃｍの流量で導入した。そして、チャンバ内の圧力を２
Ｐａに保持し、および周波数１３．５６ＭＨｚの高周波
を１Ｗ／ｃｍ² の電力密度で印加してコア層２０のエッ
チングを行った。するとコア形成用レジストパターン４
６をマスクとして、コア層２０がエッチングされた（図
６（Ｄ）および図６（Ｈ））。

【０１１０】４０分後に、高周波の放電およびＣＨＦ₃
の導入を止め、ロータリーポンプおよびターボ分子ポン
プを順次に用いて、チャンバ内を圧力１×１０^-3Ｐａま
で排気した。排気後、チャンバ内に窒素を導入し大気圧
とした後、基板１２を取り出した。このエッチングによ
り、コア層２０はエッチングされて順テーパ形状のコア
２２が形成された（図８（Ａ）および図８（Ｄ））。

【０１１１】次に、一般的に広く使用されている酸素プ
ラズマアッシャー法と、硫酸および過酸化水素を３：１
に混合した温度１００℃の溶液による洗浄とによりコア
形成用レジストパターン４６を剥離した。続いて、コア
２２が形成された基板１２を純水により洗浄した。そし
て、この光導波路２８に光ファイバー４８を接続するた
めに、光ファイバー４８を溝３６に設置した。このと
き、紫外線硬化接着剤により、光ファイバー４８を接着
して固定した（図８（Ｂ）および図８（Ｅ））。

【０１１２】続いて、下部クラッド層１８の形成に用い
たプラズマＣＶＤ装置のチャンバ内に、これらの手順を
経た基板１２を設置した。この上部クラッド層２６の形
成工程は、基板１２を加熱しないで行った。チャンバ内
をロータリーポンプにより圧力１Ｐａとなるまで排気し
たのち、ターボ分子ポンプを用いて圧力１×１０^-5Ｐａ
まで排気した。ＴＲＩＥＳを１２ｓｃｃｍ、酸素を４０
０ｓｃｃｍおよびＣ₂Ｆ₆ を１０ｓｃｃｍなる流量でシ
ャワー電極からチャンバ内へ導入した。なおＴＲＩＥＳ
は、あらかじめ温度を８０℃として気化させておいた。
チャンバ内の圧力を３０Ｐａに保持して、１３．５６Ｍ
Ｈｚの高周波をシャワー電極とステージとの間に電力密
度１．５Ｗ／ｃｍ² で印加して成膜を行った。チャンバ
内にプラズマが発生し、３時間３０分で、下部クラッド
層１８、コア２２、光ファイバー４８および基板１２を
覆うように、厚さ約２０μｍおよび屈折率１．４５２の
上部クラッド層２６が形成された（図８（Ｃ）および図
８（Ｆ））。

【０１１３】以上の工程で、コア下側部分が曲面となっ
ていて、かつコア上側部分が先細のメサ形状となってい
るコア２２を有する光導波路２８が形成された。

【０１１４】このように、コア下側部分を曲面とするた
めの溝３６を、光ファイバー装着溝としても用いている
ので、光ファイバーコア５０と光導波路２８のコア２２
との、それぞれの光軸の角度および位置を自己整合的に
合わせることができるため、接続損失を低減した光導波
路を得ることができる。また、光導波路２８のコア２２
の形状が、光ファイバーコア５０の円形の形状に近くな
っているため、モード変換による接続損失と、形状の違
いから必然的に向き合わない非衝合面における光の漏れ
とによる接続損失を低減することができる。また、酸化
シリコンで以てコア２２およびクラッド層３２（下部ク
ラッド層１８および上部クラッド層２６）を形成してい
るため、伝搬損失も低減することができる。

【０１１５】なお、この実施例により製造された光導波
路の伝搬損失および接続損失を測定したが、伝搬損失は
０．０１ｄＢ／ｃｍ以下となり、かつ接続損失は０．１
ｄＢ／ｃｍ以下となった。どちらも測定限度よりも小さ
く厳密な測定は不可能であった。しかし、この実施例に
より製造された光導波路は、従来の光導波路に比べ、必
然的に生じる非衝合面における光漏れによる損失、光軸
のずれにより生じる光漏れによる損失、およびモード変
換による損失の低減が実現されていることは明らかであ
る。

【０１１６】また、この実施例により製造された光導波
路２８において、先細のメサ形状のコア２２の断面は、
この断面と最大に重なり合う真円を考えた場合、コア２
２の断面と真円との重なり合わない部分の面積の和が、
この真円の全体の面積の約１０％となる形状であった。

【０１１７】

【発明の効果】上述した説明からも明らかなように、こ
の発明の光導波路によれば、光導波路のコアの断面形状
を、光導波路に接続予定のものの曲面を有する光導波層
の断面形状、典型的には光ファイバーのコアの円形また
は楕円形の断面形状に近くすることができるため、接続
損失を低減した光導波路を得ることができる。

【０１１８】また、この光導波路のコア下側部分を曲面
とするための溝を光ファイバー装着溝としても用いるこ
とで、光ファイバーの無調芯で、かつ接続損失を低減し
た高精度実装が可能となる。

【０１１９】また、それら光導波路の製造も簡単に行う
ことが可能なため、量産性や実用性に富む。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１〜第３の実施の形態の説明に供する、それ
ぞれの光導波路を、その延在方向に垂直な面で切って取
ったそれぞれの断面の切り口を示す図である。

【図２】第１の実施の形態の説明に供する、上部クラッ
ド層を取り除いた光導波路の、斜視図と、その上面図お
よび正面図とを示す図である。

【図３】第６〜第８の実施の形態の説明に供する、図２
（Ｄ）のα−α線とβ−β線とに沿って切って取ったそ
れぞれの断面の切り口を示した、概略的な光導波路の製
造工程図（その１）である。

【図４】第６〜第８の実施の形態の説明に供する、図２
（Ｄ）のα−α線とβ−β線とに沿って切って取ったそ
れぞれの断面の切り口を示した、概略的な光導波路の製
造工程図（その２）である。

【図５】第６〜第８の実施の形態の説明に供する、図２
（Ｄ）のα−α線とβ−β線とに沿って切って取ったそ
れぞれの断面の切り口を示した、概略的な光導波路の製
造工程図（その３）である。

【図６】第６〜第８の実施の形態の説明に供する、図２
（Ｄ）のα−α線とβ−β線とに沿って切って取ったそ
れぞれの断面の切り口を示した、概略的な光導波路の製
造工程図（その４）である。

【図７】第６の実施の形態の説明に供する、図２（Ｄ）
のα−α線とβ−β線とに沿って切って取ったそれぞれ
の断面の切り口を示した、概略的な光導波路の製造工程
図（その５）である。

【図８】第７の実施の形態の説明に供する、図２（Ｄ）
のα−α線とβ−β線とに沿って切って取ったそれぞれ
の断面の切り口を示した、概略的な光導波路の製造工程
図（その５）である。

【図９】第８の実施の形態の説明に供する、図２（Ｄ）
のα−α線とβ−β線とに沿って切って取ったそれぞれ
の断面の切り口を示した、概略的な光導波路の製造工程
図（その５）である。

【図１０】従来の光導波路の製造方法の概略的な工程断
面図である。

【符号の説明】

１０：酸水素バーナ１２：基板１４：下部クラッド層となるガラス微粒子層１６：コア層となるガラス微粒子層１８：下部クラッド層２０：コア層２２：コア２４：上部クラッド層となるガラス微粒子層２６：上部クラッド層２８：光導波路３０、３１、３３：レジスト３２：クラッド層３４：溝形成用レジストパターン３６：溝（光ファイバー装着溝）３８：谷状の窪み４０：溝形成用マスク４２：光ファイバー装着部用レジストパターン４４：コア形成用マスク４６：コア形成用レジストパターン４８：光ファイバー５０：光ファイバーのコア（光ファイバーコア）５２：光ファイバーのクラッド層５４：光ファイバーの外皮５６：光ファイバー装着部５８：露光していることを示す６０：エッチングしていることを示す６２：光ファイバー装着部用マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板の上側に下部クラッド層、コアおよ
び上部クラッド層を有する光導波路において、前記基板の表面に設けられていて、前記コアの下側に位
置する溝と、前記下部クラッド層の表面に、該溝に沿って谷状に設け
られた窪みとを有しており、前記コアは、前記窪みに沿ってリッジ状に設けられてお
り、該コアの、前記下部クラッド層と対向する下側の面が前
記窪みを反映した曲面であることを特徴とする光導波
路。
【請求項２】請求項１に記載の光導波路において、前記コアの、前記上部クラッド層と対向する部分が前記
下部クラッド層から前記上部クラッド層の方向に先細の
メサ形状であることを特徴とする光導波路。
【請求項３】請求項２に記載の光導波路において、前記コアの先細の先端角部は、なだらかな曲面となって
いることを特徴とする光導波路。
【請求項４】請求項１〜３のいずれか一つに記載の光
導波路において、前記コアの断面であって該コアの延在方向に垂直な断面
の形状は、該断面と重なり合う部分と重なり合わない部
分とを生じる真円であってかつ重なり合わない部分の面
積が最小となるような当該真円を、該断面と重ねて考え
た場合、該断面と該真円との重なり合わない部分の面積
の総和が、該真円の全面積の最大でも１４％となる形状
とすることを特徴とする光導波路。
【請求項５】請求項１〜４のいずれか一つに記載の光
導波路において、前記コアと前記下部および上部クラッド層とのいずれか
一方または双方は、酸化シリコンを含んでなることを特
徴とする光導波路。
【請求項６】請求項１〜４のいずれか一つに記載の光
導波路において、前記溝を光ファイバーの装着用の溝とすることを特徴と
する光導波路。
【請求項７】溝を基板の表面に形成する第１工程と、該溝を含む該基板の上に、下部クラッド層の表面に前記
溝に沿った谷状の窪みを有する当該下部クラッド層を形
成する第２工程と、該下部クラッド層の上に、コア層を形成する第３工程
と、前記コア層をエッチングすることにより、前記谷状の窪
みに沿ったリッジ状のコアを形成する第４工程と、前記下部クラッド層および前記コアを覆うように、上部
クラッド層を形成する第５工程とを含むことを特徴とす
る光導波路の製造方法。
【請求項８】請求項７に記載の光導波路の製造方法に
おいて、前記第４工程は、前記コア層の上面にコア形成用レジス
トパターンを形成したのち、該コア形成用レジストパタ
ーンを用いて、前記コア層を異方性エッチングすること
により、前記下部クラッド層から上方に向けて先細のメ
サ形状のコアを形成する工程であることを特徴とする光
導波路の製造方法。
【請求項９】請求項８に記載の光導波路の製造方法に
おいて、前記第４工程は、前記メサ形状の前記コアに対して、前
記コア形成用レジストパターンを除去したのち、等方性
エッチングをすることにより、該メサ形状の先端角部が
なだらかな曲面となるように形成する工程であることを
特徴とする光導波路の製造方法。
【請求項１０】請求項７に記載の光導波路の製造方法
において、前記コア層およびクラッド層（前記下部クラッド層およ
び前記上部クラッド層）のいずれか一方または双方は、
トリエトキシシラン（Ｔｒｉｅｔｈｏｘｙｓｉｌａｎ
ｅ）を原料ガスに用いた化学気相成長法により酸化シリ
コンを含む層として形成されることを特徴とする光導波
路の製造方法。